[發明專利]多模塊組合型三相并聯有源電力濾波器

無效

• 申請號: 201010255223.4
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN101958549A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 陳仲;石磊;陳淼
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域：

本發明涉及一種多模塊組合型三相并聯有源電力濾波器，適用于高可靠性要求的各種大功率用電系統，屬于電力諧波抑制技術領域。

背景技術：

早在20世紀20年代，電力系統諧波問題就引起了人們的注意。大量的高頻諧波對各種電力設備、通信設備及線路都會產生有害的影響，嚴重時會造成設備的損壞和電力系統事故。尤其是近年來電力電子設備的迅速增長，諧波危害也日趨嚴重。同時，無功功率也會對電網系統帶來損耗增加，供電質量低等不良影響，因此如何解決電力系統中無功功率和諧波補償，實現真正的“綠色電網”成為目前迫切需要解決的問題。

諧波和無功補償裝置的傳統方法是采用LC調諧濾波器，因其結構簡單廉價而廣泛運用，但其阻抗固定，不能實現諧波和無功的動態補償，其主體地位正逐漸被有源電力濾波器所取代。

迄今為止有源電力濾波器發展了多種拓撲結構，其中，最基本的拓撲結構是并聯型、串聯型和混合型等，以并聯型結構應用更為廣泛，研究也最多；針對大容量諧波及無功系統，目前主要采用了以下技術來實現濾波：(1)采用無源LC濾波器和有源電力濾波器的混合型系統；(2)采用多個器件串并技術；(3)采用多臺小容量有源電力濾波器的并聯運行實現大容量；(4)采用多重化技術提高功率管等效開關頻率以實現大容量有源濾波器。

隨著電力電子及相關技術進一步的發展以及電力市場的拓展，電網系統的容量必定會逐步提升，因此大容量有源電力濾波器有著良好的發展前景和潛在的技術經濟效益。而且無論是多臺并聯運行還是多重化技術，其都是基于模塊化的基本思想，因此基于模塊化思想實現大容量有源電力濾波器將是一個重要的發展方向之一。

由于有源電力濾波器的主功率回路基本組成單元往往采用雙開關管串聯的半橋或全橋結構，開關管在高頻開關工作時可能存在的危險。為了提高有源電力濾波器可靠性運行，往往是在控制手段上作出變化和改進，如增加死區時間等，這不僅影響有源電力濾波器的濾波特性，而且并沒有從根本上解決橋臂直通的問題。因此，如何在不損失有源電力濾波器濾波特性的同時提高其可靠性，通過對有源電力濾波器的電路拓撲和控制策略的改進以達到諧波抑制和無功補償的目的，對有源電力濾波器的在大容量諧波及無功治理的發展與應用有著重要意義。

發明內容

發明目的：

本發明的所要解決的技術問題是以高可靠性要求的大容量電網系統為對象針對現有技術的不足，提出一種多模塊組合型三相并聯有源電力濾波器，通過將功率管與二極管串聯組成橋臂單元，完全杜絕橋臂直通的危險，并通過模塊化級聯結構的拓撲滿足大容量電網的濾波要求，降低各功率器件電壓等級，同時利用載波移相技術提高有源電力濾波器的諧波補償特性。

技術方案：

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

一種多模塊組合型三相并聯有源電力濾波器，所述有源電力濾波器與交流電網的母線連接，所述交流電網是三相電源，所述交流電網的母線分別與三相濾波電感、三相負載連接；其中有源電力濾波器的輸出端分別與三相電源的母線、三相濾波電感的輸入端連接，三相濾波電感的輸出端與三相負載連接；所述有源電力濾波器包括主功率電路、檢測與采樣裝置、控制及驅動電路；所述主功率電路包括三相電路：A相電路、B相電路、C相電路，其中A相電路、B相電路、C相電路分別由n個結構相同的模塊單元依次串聯而成，n為自然數，且n≤5；所述三相電路的首端模塊單元的輸入端分別接入三相交流電網三相母線，所述三相電路的末端模塊單元的輸出端分別星形連接于三相APF的中性點；

交流電網的三相母線和中性點、交流電網輸出側、三相濾波電感的三相輸入側、主功率電路的三相輸出側和正負直流母線分別與檢測與采樣裝置的輸入端連接，檢測與采樣裝置的輸出端與控制及驅動電路的輸入端連接，控制及驅動電路的輸出端與主功率電路的輸入端；

所述模塊單元包括一個直流側電容和第一H橋、第二H橋，其中直流側電容跨接在模塊單元的正負直流母線兩端，直流側電容和第一H橋、第二H橋相互并聯，第一H橋的中點作為該模塊單元的輸入端子，第二H橋的中點作為該模塊單元的輸出端子。